Introducere

Comparativ cu dimensiunea globul, scoarța terestră este 1/200 din raza sa. Dar acest „film” este cel mai complex ca structură și încă cel mai mult formatiune misterioasa planeta noastră. Principala caracteristică a crustei este că servește drept strat limită între glob și ceea ce ne înconjoară. spațiul cosmic. În această zonă de tranziție dintre cele două elemente ale universului - spațiul și substanța planetei - au avut loc în mod constant cele mai complexe procese fizice și chimice și, ceea ce este remarcabil, urmele acestor procese s-au păstrat în mare măsură.

Principalele obiective ale lucrării sunt:

Luați în considerare principalele tipuri de scoarță terestră și componentele sale;

Defini structuri tectonice scoarța terestră;

Luați în considerare compoziția minerală a scoarței terestre și a rocilor.

Structura și grosimea scoarței terestre

Primele idei despre existența scoarței terestre au fost exprimate de fizicianul englez W. Gilbert în 1600. Li s-a cerut să împartă interiorul Pământului în două părți inegale: scoarța sau învelișul și miezul solid.

Dezvoltarea acestor idei este cuprinsă în lucrările lui L. Descartes, G. Leibniz, J. Buffon, M. V. Lomonosov și mulți alți oameni de știință străini și autohtoni. La început, studiul scoarței terestre s-a concentrat pe studiul scoarței terestre a continentelor. Prin urmare, primele modele ale crustei au reflectat caracteristicile structurale ale crustei de tip continental.

Termenul „crusta terestră” a fost introdus în stiinta geografica Geologul austriac E. Suess în 1881 (8) Pe lângă acest termen, acest strat are o altă denumire - sial, compus din primele litere ale celor mai comune elemente de aici - siliciu (siliciu, 26%) și aluminiu (aluminiu, 7,45% ).

În prima jumătate a secolului XX, studiul structurii subsolului a început să fie efectuat folosind seismologie și seismică. Analizând natura undelor seismice de la cutremurul din Croația din 1909, seismologul A. Mohorovicic, după cum sa menționat deja, a identificat o graniță seismică clar trasată la o adâncime de aproximativ 50 km, pe care a definit-o ca fiind talpa scoarței terestre ( suprafața lui Mohorovicic, Moho sau M).

În 1925, V. Konrad a înregistrat deasupra limitei Mohorovicich o altă interfață în interiorul crustei, care și-a primit și numele - suprafața Konrad, sau suprafața K - limita dintre straturile „granit” și „bazalt” este secțiunea Konrad.

Oamenii de știință au propus să denumească stratul superior al crustei cu o grosime de aproximativ 12 km „strat de granit”, iar stratul inferior cu o grosime de 25 km - „bazalt”. A apărut primul model în două straturi al structurii scoarței terestre. Cercetări ulterioare a făcut posibilă măsurarea grosimii crustei în zone diferite continente. S-a constatat că în zonele joase este de 35? 45 km, iar la munte crește la 50? 60 km ( putere maxima crusta - 75 km inregistrati in Pamir). O astfel de îngroșare a scoarței terestre a fost numită „rădăcini de munte” de către B. Gutenberg.

De asemenea, sa stabilit că stratul de granit are o viteză a undei seismice de 5 6 km/s, caracteristic granitelor, iar cel inferior - 6? 7 km/s, tipic pentru bazalt. Scoarta terestra, formata din straturi de granit si bazalt, a fost numita scoarta consolidata, pe care se afla un alt strat, superior, sedimentar. Puterea sa a variat în intervalul 0? 5–6 km (grosimea maximă a stratului sedimentar atinge 20 × 25 km).

Un nou pas în studiul structurii scoarței terestre a continentelor a fost făcut ca urmare a introducerii surselor explozive puternice de unde seismice.

În 1954 G.A. Gamburtsev a dezvoltat o metodă de sondare seismică profundă (GSZ), care a făcut posibilă „iluminarea” intestinelor Pământului la o adâncime de 100 km.

Studiile seismice au început să fie efectuate după profile speciale, care au făcut posibil ca oamenii de știință să obțină informații continue despre structura scoarței terestre. Sondajul seismic a fost efectuat în zonele de coastă mărilor și oceanelor, iar la începutul anilor 60, studiile globale au început cu această metodă a fundului oceanelor. Ideea existenței a două în mod fundamental tipuri variate crusta: continentală și oceanică.

Materialele GSZ le-au permis geofizicienilor sovietici (Yu.N.Godin, N.I.Pavlinkova, N.K.Bulin etc.) să infirme noțiunea existenței omniprezentei suprafețe Konrad. Acest lucru a fost confirmat și de forarea puțului superadânc Kola, care nu a scos la iveală fundul stratului de granit la adâncimea indicată de geofizicieni.

Au început să se dezvolte idei despre existența mai multor interfețe precum suprafața Konrad, ale căror poziții erau determinate nu atât de o modificare a compoziției rocilor cristaline, cât de un alt grad al metamorfismului lor. S-au exprimat gânduri că în compoziția straturilor de granit și bazalt ale scoarței terestre rol esential roci metamorfice joacă (Yu.N. Godin, I.A. Rezanov, V.V. Belousov etc.).

Creșterea vitezei undelor seismice s-a explicat printr-o creștere a bazicității rocilor și într-o mare măsură metamorfismul lor. Astfel, stratul „granit” ar trebui să conțină nu numai granitoide, ci și roci metamorfice (cum ar fi gneisurile, șisturile micacee etc.) care au apărut din depozitele sedimentare primare. Stratul a început să fie numit granit-metamorfic sau granit-gneis. A fost înțeles ca un ansamblu de roci magmatice și sedimentar-metamorfice, compoziție și starea de fază care determină parametri fizici apropiati de cei ai granitelor sau granitoidelor nealterate, i.e. densitate de ordinul 2,58? 2,64 g/cm și viteza rezervorului 5,5? 6,3 km/s.

Prezența rocilor din stadiul profund (granulit) de metamorfism a fost permisă în compoziția stratului de „bazalt”. A început să se numească granulit-mafic, granulit-eclogitic, și să o înțeleagă ca un ansamblu de roci magmatice și metamorfozate de compoziție medie, bazică sau similară, având parametri fizici: o densitate de 2,8? 3,1 g/cm, viteza rezervorului 6,6? 7,4 km/s. Judecând după datele experimentale, fragmente (xenoliți) de roci adânci din țevile de explozie, acest strat poate fi compus din granuliți, gabroizi, gneisuri de bază și roci asemănătoare eclogitei.

Termenii „granit” și „strat de bazalt” au rămas în circulație, dar au fost puși între ghilimele, subliniind astfel convenționalitatea compoziției și a denumirii lor.

Etapa modernă de dezvoltare a ideilor despre structura scoarței terestre a continentelor a început în anii 80 ai secolului trecut și se caracterizează prin crearea unui model cu trei straturi al scoarței consolidate. Studiile unui număr de oameni de știință autohtoni (N.I. Pavlenkova, I.P. Kosminskaya) și străini (S. Mueller) au demonstrat că în structura scoarței terestre a continentelor, pe lângă stratul sedimentar, este necesar să se distingă, conform macar, trei, nu două, straturi: sus, mijloc și jos (Fig. 1).

Stratul superior, cu o capacitate de 8? 15 km, este marcat de o creștere a vitezei undelor seismice cu adâncime, structura blocului, prezența unor fisuri și falii relativ numeroase. Strat unic cu viteze de 6,1? 6,5 km/s este definit ca limita lui K. Potrivit unor oameni de știință, stratul superior al crustei consolidate corespunde stratului granit-metamorfic din modelul cu două straturi al crustei.

Al doilea strat (mediu) la adâncimi de 20 25 km (uneori până la 30 km) se caracterizează printr-o scădere ușoară a vitezei undelor elastice (aproximativ 6,4 km/s), absența gradienților de viteză. Talpa sa iese în evidență ca limita a lui K. Se crede că al doilea strat este compus din roci de tip bazalt, deci poate fi identificat cu stratul „bazalt” al crustei.

Fig.1

Al treilea strat (inferior), trasat până la baza crustei, este de mare viteză (6,8 × 7,7 km/s). Se caracterizează prin stratificare subțire și o creștere a gradientului de viteză cu adâncimea. Este reprezentat de roci ultramafice, deci nu poate fi atribuit stratului „bazalt” al crustei. Există sugestii că stratul inferior al crustei este un produs al transformării substanței mantalei superioare, un fel de zonă de intemperii a mantalei (N.I. Pavlenkova). ÎN model clasic structura crustei, straturile mijlocii si inferioare alcatuiesc stratul granulit-mafic.

Structura și grosimea scoarței terestre în diferitele regiuni ale continentelor variază oarecum. Astfel, următoarele trăsături structurale sunt caracteristice scoarței terestre, depresiunilor adânci ale platformei și adâncurilor anterior: o grosime mare a stratului sedimentar (până la jumătate din grosimea întregii cruste); crusta consolidată mai subțire și mai de mare viteză decât în ​​alte părți ale platformelor; poziția ridicată a suprafeței M. Stratul superior („granit”) al crustei consolidate se întinde adesea sau se subțiază brusc în interiorul lor, iar grosimea stratului mijlociu este, de asemenea, redusă semnificativ.

La noi, bogată în hidrocarburi, energia geotermală este un fel de resursă exotică care, în starea actuală, este puțin probabil să concureze cu petrolul și gazele. Cu toate acestea, această formă alternativă de energie poate fi folosită aproape peste tot și destul de eficient.

Energia geotermală este căldura din interiorul pământului. Se produce în adâncuri și iese la suprafața Pământului sub diferite forme și cu intensitate diferită.

Temperatura straturilor superioare ale solului depinde în principal de factori externi (exogeni) - lumina soarelui și temperatura aerului. Vara și ziua, solul se încălzește la anumite adâncimi, iar iarna și noaptea se răcește în urma schimbării temperaturii aerului și cu o oarecare întârziere, crescând odată cu adâncimea. Influența fluctuațiilor zilnice ale temperaturii aerului se termină la adâncimi de la câțiva până la câteva zeci de centimetri. Fluctuațiile sezoniere captează straturi mai adânci de sol - până la zeci de metri.

La o anumită adâncime - de la zeci la sute de metri - temperatura solului este menținută constantă, egală cu temperatura medie anuală a aerului de lângă suprafața Pământului. Acest lucru este ușor de verificat coborând într-o peșteră destul de adâncă.

Când temperatura medie anuală a aerului într-o anumită zonă este sub zero, aceasta se manifestă ca permafrost (mai precis, permafrost). ÎN Siberia de Est Grosimea, adică grosimea, a solurilor înghețate pe tot parcursul anului ajunge la 200–300 m pe alocuri.

De la o anumită adâncime (proprie pentru fiecare punct de pe hartă), efectul Soarelui și al atmosferei slăbește atât de mult încât factorii endogeni (interni) vin pe primul loc și interiorul pământului este încălzit din interior, astfel încât temperatura începe să scadă. se ridică cu adâncimea.

Încălzirea straturilor profunde ale Pământului este asociată în principal cu dezintegrarea elementelor radioactive situate acolo, deși alte surse de căldură sunt denumite și, de exemplu, procese fizico-chimice, tectonice în straturile profunde ale scoarței și mantalei terestre. Dar oricare ar fi cauza, temperatura rocilor și a substanțelor lichide și gazoase asociate crește odată cu adâncimea. Minerii se confruntă cu acest fenomen - este întotdeauna cald în minele adânci. La o adâncime de 1 km, căldură de treizeci de grade - fenomen normal, iar temperatura este chiar mai mare și mai adânc.

Fluxul de căldură din interiorul pământului, care ajunge la suprafața Pământului, este mic - în medie, puterea sa este de 0,03–0,05 W / m 2 sau aproximativ 350 W h / m 2 pe an. Pe fundalul flux de caldura de la Soare și aerul încălzit de acesta, aceasta este o cantitate imperceptibilă: Soarele dă tuturor metru patrat suprafața pământului aproximativ 4.000 kWh anual, adică de 10.000 de ori mai mult (desigur, aceasta este o medie, cu o răspândire uriașă între latitudinile polare și ecuatoriale și în funcție de alți factori climatici și meteorologici).

Nesemnificația fluxului de căldură de la adâncime la suprafață în cea mai mare parte a planetei este asociată cu conductivitatea termică scăzută a rocilor și a caracteristicilor. structura geologică. Dar există și excepții - locuri în care fluxul de căldură este mare. Acestea sunt, în primul rând, zone de falii tectonice, crescute activitate seismicăși vulcanismul, unde energia din interiorul pământului găsește o cale de ieșire. Astfel de zone sunt caracterizate de anomalii termice ale litosferei, aici fluxul de căldură care ajunge la suprafața Pământului poate fi de multe ori și chiar ordine de mărime mai puternic decât cel „obișnuit”. O cantitate imensă de căldură este adusă la suprafață în aceste zone de erupțiile vulcanice și izvoarele termale de apă.

Aceste zone sunt cele mai favorabile pentru dezvoltarea energiei geotermale. Pe teritoriul Rusiei, aceasta este, în primul rând, Kamchatka, Insulele Kurileși Caucazul.

În același timp, dezvoltarea energiei geotermale este posibilă aproape peste tot, deoarece creșterea temperaturii cu adâncimea este un fenomen omniprezent, iar sarcina este de a „extrage” căldura din intestine, la fel cum de acolo se extrag materiile prime minerale.

În medie, temperatura crește cu adâncimea cu 2,5–3°C la fiecare 100 m. Raportul dintre diferența de temperatură dintre două puncte situate la adâncimi diferite și diferența de adâncime dintre ele se numește gradient geotermal.

Reciprocul este pasul geotermal sau intervalul de adâncime la care temperatura crește cu 1°C.

Cu cât gradientul este mai mare și, în consecință, cu cât treapta este mai mică, cu atât căldura adâncimii Pământului se apropie de suprafață și cu atât această zonă este mai promițătoare pentru dezvoltarea energiei geotermale.

În diferite zone, în funcție de structura geologică și de alte condiții regionale și locale, rata de creștere a temperaturii cu adâncimea poate varia dramatic. La scara Pământului, fluctuațiile valorilor gradienților și treptelor geotermale ajung la 25 de ori. De exemplu, în statul Oregon (SUA) gradientul este de 150°C la 1 km, iar în Africa de Sud- 6°C la 1 km.

Întrebarea este, care este temperatura la adâncimi mari - 5, 10 km sau mai mult? Dacă tendința continuă, temperaturile la o adâncime de 10 km ar trebui să fie în medie de 250-300°C. Acest lucru este mai mult sau mai puțin confirmat de observațiile directe în puțuri ultraprofunde, deși imaginea este mult mai complicată decât creșterea liniară a temperaturii.

De exemplu, în fântâna superadâncă Kola forată în Scutul Cristalin Baltic, temperatura se schimbă cu o rată de 10°C/1 km până la o adâncime de 3 km, iar apoi gradientul geotermal devine de 2-2,5 ori mai mare. La o adâncime de 7 km s-a înregistrat deja o temperatură de 120°C, la 10 km - 180°C, iar la 12 km - 220°C.

Un alt exemplu este o fântână așezată în nordul Caspicului, unde la o adâncime de 500 m s-a înregistrat o temperatură de 42°C, la 1,5 km - 70°C, la 2 km - 80°C, la 3 km - 108°C.

Se presupune că gradientul geotermal scade începând de la o adâncime de 20–30 km: la o adâncime de 100 km, temperaturile estimate sunt de aproximativ 1300–1500°C, la o adâncime de 400 km - 1600°C, în zona Pământului. miez (adâncimi de peste 6000 km) - 4000–5000 ° C.

La adâncimi de până la 10–12 km, temperatura este măsurată prin puțuri forate; acolo unde nu există, se determină prin semne indirecte la fel ca la adâncimi mai mari. Astfel de semne indirecte poate fi natura trecerii undelor seismice sau temperatura lavei care erupe.

Cu toate acestea, în scopul energiei geotermale, datele privind temperaturile la adâncimi mai mari de 10 km nu sunt încă de interes practic.

Există multă căldură la adâncimi de câțiva kilometri, dar cum să o ridicați? Uneori, natura însăși rezolvă această problemă pentru noi cu ajutorul unui lichid de răcire natural - încălzit ape termale, ieșind la suprafață sau zăcând la o adâncime accesibilă nouă. În unele cazuri, apa din adâncuri este încălzită până la starea de abur.

Nu există o definiție strictă a conceptului de „ape termale”. De regulă, ele înseamnă apă subterană fierbinte în stare lichidă sau sub formă de abur, inclusiv cele care vin la suprafața Pământului cu o temperatură de peste 20 ° C, adică, de regulă, mai mare decât temperatura aerului.

Căldura din apă subterană, abur, amestecuri abur-apă este energie hidrotermală. În consecință, energia bazată pe utilizarea sa se numește hidrotermală.

Situația este mai complicată cu producerea de căldură direct din roci uscate - energie petrotermală, mai ales că temperaturile suficient de ridicate, de regulă, încep de la adâncimi de câțiva kilometri.

Pe teritoriul Rusiei, potențialul energiei petrotermale este de o sută de ori mai mare decât cel al energiei hidrotermale - 3.500 și, respectiv, 35 de trilioane de tone de combustibil standard. Acest lucru este destul de natural - căldura adâncurilor Pământului este peste tot, iar apele termale se găsesc local. Cu toate acestea, din cauza unor dificultăți tehnice evidente, majoritatea apelor termale sunt utilizate în prezent pentru a produce căldură și electricitate.

Temperaturile apei de la 20-30 până la 100°C sunt potrivite pentru încălzire, temperaturi de la 150°C și peste - și pentru generarea de energie electrică în centralele geotermale.

În general, resursele geotermale de pe teritoriul Rusiei, în ceea ce privește tonele de combustibil de referință sau orice altă unitate de măsură a energiei, sunt de aproximativ 10 ori mai mari decât rezervele de combustibili fosili.

Teoretic, numai energia geotermală ar putea satisface pe deplin nevoile energetice ale țării. Practic pe acest momentîn cea mai mare parte a teritoriului său, acest lucru nu este fezabil din motive tehnice și economice.

În lume, utilizarea energiei geotermale este asociată cel mai adesea cu Islanda - o țară situată la capătul nordic al creastului Mid-Atlantic, într-o zonă tectonică și vulcanică extrem de activă. Probabil că toată lumea își amintește erupție puternică Vulcanul Eyjafjallajokull ( Eyjafjallajokull) în anul 2010.

Datorită acestui specific geologic, Islanda are rezerve uriașe de energie geotermală, inclusiv izvoare termale care ies la suprafața Pământului și chiar țâșnesc sub formă de gheizere.

În Islanda, mai mult de 60% din toată energia consumată este preluată în prezent de pe Pământ. Inclusiv din cauza surselor geotermale, sunt asigurate 90% din încălzire și 30% din generarea de energie electrică. Adăugăm că restul energiei electrice din țară este produsă de centrale hidroelectrice, adică folosind și o sursă de energie regenerabilă, datorită căreia Islanda arată ca un fel de standard de mediu global.

„Îmblânzirea” energiei geotermale în secolul al XX-lea a ajutat în mod semnificativ Islanda din punct de vedere economic. Până la jumătatea secolului trecut, a fost o țară foarte săracă, acum ocupând primul loc în lume în ceea ce privește capacitatea instalată și producția de energie geotermală pe cap de locuitor, fiind în top zece în ceea ce privește capacitatea instalată absolută de energie geotermală. plantelor. Cu toate acestea, populația sa este de doar 300 de mii de oameni, ceea ce simplifică sarcina de a trece la ecologic surse curate energie: nevoia de ea este în general mică.

Pe lângă Islanda, o pondere mare a energiei geotermale în bilant general generarea de energie electrică este asigurată în Noua Zeelandă și statele insulare din Asia de Sud-Est (Filipine și Indonezia), țările din America Centrală și Africa de Est, al căror teritoriu se caracterizează și printr-o activitate seismică și vulcanică ridicată. Pentru aceste țări, la nivelul lor actual de dezvoltare și nevoi, energia geotermală aduce o contribuție semnificativă la dezvoltarea socio-economică.

Utilizarea energiei geotermale are un foarte poveste lungă. Unul dintre primii exemple celebre- Italia, loc din provincia Toscana, numită acum Larderello, unde, la începutul secolului al XIX-lea, apele termale calde locale, curgând în mod natural sau extrase din fântâni de mică adâncime, erau folosite în scopuri energetice.

Apa din surse subterane, bogata in bor, era folosita aici pentru obtinerea acidului boric. Inițial, acest acid a fost obținut prin evaporare în cazane de fier, iar lemnul de foc obișnuit a fost luat drept combustibil din pădurile din apropiere, dar în 1827 Francesco Larderel a creat un sistem care funcționa pe căldura apelor în sine. În același timp, energia vaporilor naturali de apă a început să fie folosită pentru funcționarea instalațiilor de foraj, iar la începutul secolului XX, pentru încălzirea caselor și a serelor locale. În același loc, la Larderello, în 1904, au devenit vapori de apă termală sursa de energie pentru a obține electricitate.

Exemplul Italiei de la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea a fost urmat de alte țări. De exemplu, în 1892, apele termale au fost folosite pentru încălzirea locală pentru prima dată în Statele Unite (Boise, Idaho), în 1919 - în Japonia, în 1928 - în Islanda.

În Statele Unite, prima centrală hidrotermală a apărut în California la începutul anilor 1930, în Noua Zeelandă - în 1958, în Mexic - în 1959, în Rusia (primul GeoPP binar din lume) - în 1965.

Un principiu vechi la o nouă sursă

Generarea de energie electrică necesită o temperatură mai mare a sursei de apă decât încălzirea, peste 150°C. Principiul de funcționare al unei centrale geotermale (GeoES) este similar cu principiul de funcționare al unei centrale termice convenționale (TPP). De fapt, o centrală geotermală este un tip de centrală termică.

La centralele termice, de regulă, cărbunele, gazul sau păcura acţionează ca sursă primară de energie, iar vaporii de apă servesc ca fluid de lucru. Combustibilul, care arde, încălzește apa până la o stare de abur, care rotește turbina cu abur și generează energie electrică.

Diferența dintre GeoPP este că sursa primară de energie aici este căldura din interiorul pământului și corp de lucru sub formă de abur pătrunde în paletele turbinei generatorului electric într-o formă „gata” direct din puțul de producție.

Există trei scheme principale de funcționare GeoPP: directă, folosind abur uscat (geotermal); indirect, pe bază de apă hidrotermală, și mixt, sau binar.

Utilizarea uneia sau a alteia scheme depinde de starea de agregare și de temperatura purtătorului de energie.

Cea mai simplă și deci prima dintre schemele stăpânite este cea directă, în care aburul care vine din puț este trecut direct prin turbină. Primul GeoPP din lume din Larderello din 1904 a funcționat și cu abur uscat.

GeoPP cu schema indirecta locurile de muncă sunt cele mai comune în zilele noastre. Ei folosesc apă subterană fierbinte, care este pompată sub presiune înaltă într-un evaporator, unde o parte din aceasta este evaporată, iar aburul rezultat rotește o turbină. În unele cazuri, sunt necesare dispozitive și circuite suplimentare pentru a purifica apa geotermală și aburul din compușii agresivi.

Aburul de evacuare intră în puțul de injecție sau este utilizat pentru încălzirea spațiului - în acest caz, principiul este același ca în timpul funcționării unui CHP.

La GeoPP-urile binare, apa termală fierbinte interacționează cu un alt lichid care acționează ca un fluid de lucru cu un punct de fierbere mai scăzut. Ambele lichide sunt trecute printr-un schimbător de căldură, unde apa termală evaporă lichidul de lucru, ai cărui vapori rotesc turbina.

Acest sistem este închis, ceea ce rezolvă problema emisiilor în atmosferă. În plus, fluidele de lucru cu un punct de fierbere relativ scăzut fac posibilă utilizarea apelor termale nu foarte fierbinți ca sursă primară de energie.

Toate cele trei scheme folosesc o sursă hidrotermală, dar energia petrotermală poate fi folosită și pentru a genera energie electrică.

Schema de circuit în acest caz este, de asemenea, destul de simplă. Este necesar să forați două puțuri interconectate - injecție și producție. Apa este pompată în puțul de injecție. La adâncime, se încălzește, apoi apa încălzită sau aburul format ca urmare a încălzirii puternice este furnizat la suprafață printr-un puț de producție. În plus, totul depinde de modul în care este utilizată energia petrotermală - pentru încălzire sau pentru producerea de energie electrică. Un ciclu închis este posibil prin pomparea aburului de evacuare și a apei înapoi în puțul de injecție sau altă metodă de eliminare.

Dezavantajul unui astfel de sistem este evident: pentru a obține o temperatură suficient de ridicată a fluidului de lucru, este necesară forarea puțurilor la o adâncime mare. Și acesta este un cost serios și riscul unei pierderi semnificative de căldură atunci când fluidul se mișcă în sus. Prin urmare, sistemele petrotermale sunt încă mai puțin comune decât cele hidrotermale, deși potențialul energiei petrotermale este cu ordine de mărime mai mare.

În prezent, liderul în crearea așa-numitelor sisteme de circulație petrotermală (PCS) este Australia. În plus, această direcție a energiei geotermale se dezvoltă activ în SUA, Elveția, Marea Britanie și Japonia.

Cadou de la Lordul Kelvin

Invenția pompei de căldură în 1852 de către fizicianul William Thompson (alias Lord Kelvin) a oferit omenirii o oportunitate reală de a folosi căldura de calitate scăzută a straturilor superioare ale solului. Pe care se bazează sistemul de pompă de căldură sau multiplicatorul de căldură, așa cum l-a numit Thompson proces fizic transfer de căldură de la mediu inconjurator la lichidul de răcire. De fapt, folosește același principiu ca și în sistemele petrotermale. Diferența constă în sursa de căldură, în legătură cu care poate apărea o întrebare terminologică: în ce măsură o pompă de căldură poate fi considerată un sistem geotermal? Cert este că în straturile superioare, până la adâncimi de zeci sau sute de metri, rocile și fluidele conținute în ele nu se încălzesc. căldură profundă pământ, ci soare. Astfel, este soarele acest caz- sursa primara de caldura, desi este preluata, ca in sistemele geotermale, din pamant.

Funcționarea unei pompe de căldură se bazează pe întârzierea încălzirii și răcirii solului față de atmosferă, în urma căreia se formează un gradient de temperatură între suprafață și straturile mai adânci, care rețin căldura chiar și iarna, similar cu cum se întâmplă în rezervoare. Scopul principal al pompelor de căldură este încălzirea spațiului. De fapt, este un „frigider în sens invers”. Atât pompa de căldură, cât și frigiderul interacționează cu trei componente: mediul intern (în primul caz - o cameră încălzită, în al doilea - o cameră frigorifică răcită), mediul extern - o sursă de energie și un agent frigorific (refrigerant), care este, de asemenea, un lichid de răcire care asigură transferul de căldură sau frig.

O substanță cu un punct de fierbere scăzut acționează ca agent frigorific, ceea ce îi permite să preia căldură dintr-o sursă care are chiar și o temperatură relativ scăzută.

În frigider, agentul frigorific lichid intră în evaporator printr-un clapete de accelerație (regulator de presiune), unde, din cauza scăderii brusce a presiunii, lichidul se evaporă. Evaporarea este un proces endotermic care necesită absorbția căldurii din exterior. Ca rezultat, căldura este preluată din pereții interiori ai evaporatorului, ceea ce asigură un efect de răcire în camera frigiderului. Mai departe de evaporator, agentul frigorific este aspirat în compresor, unde revine la starea lichidă de agregare. Acesta este procesul invers, care duce la eliberarea căldurii extrase în timpul Mediul extern. De regulă, este aruncat în cameră, iar peretele din spate al frigiderului este relativ cald.

O pompă de căldură funcționează aproape în același mod, cu diferența că căldura este preluată din mediul exterior și intră prin evaporator în mediu intern- sistem de incalzire a camerei.

Într-o pompă de căldură adevărată, apa este încălzită, trecând printr-un circuit extern așezat în pământ sau într-un rezervor, apoi intră în evaporator.

În evaporator, căldura este transferată într-un circuit intern umplut cu un agent frigorific cu un punct de fierbere scăzut, care, trecând prin evaporator, trece de la starea lichidă la starea gazoasă, luând căldură.

Apoi, agentul frigorific gazos intră în compresor, unde este comprimat presiune ridicatași temperatură și intră în condensator, unde are loc schimbul de căldură între gazul fierbinte și lichidul de răcire din sistemul de încălzire.

Compresorul necesită energie electrică pentru a funcționa, cu toate acestea, raportul de transformare (raportul dintre energie consumată și produsă) în sistemele moderne este suficient de mare pentru a asigura eficiența acestora.

În prezent, pompele de căldură sunt utilizate pe scară largă pentru încălzirea spațiilor, în special în țările dezvoltate economic.

Energie eco-corectă

Energia geotermală este considerată ecologică, ceea ce este în general adevărat. În primul rând, folosește o resursă regenerabilă și practic inepuizabilă. Energia geotermală nu necesită suprafețe mari, spre deosebire de marile hidrocentrale sau parcuri eoliene, și nu poluează atmosfera, spre deosebire de energia hidrocarburilor. În medie, GeoPP ocupă 400 m 2 în ceea ce privește 1 GW de energie electrică generată. Aceeași cifră pentru o centrală termică pe cărbune, de exemplu, este de 3600 m 2. Beneficiile de mediu ale GeoPP-urilor includ, de asemenea, consumul redus de apă - 20 de litri de apă dulce la 1 kW, în timp ce centralele termice și centralele nucleare necesită aproximativ 1000 de litri. Rețineți că aceștia sunt indicatorii de mediu ai GeoPP „medie”.

Dar există încă efecte secundare negative. Printre acestea, zgomotul se distinge cel mai adesea, poluare termala atmosferă și chimică - apă și sol, precum și formarea deșeurilor solide.

Principala sursă de poluare chimică a mediului este apa termală însăși (cu temperatura ridicatași salinitatea), care conțin adesea cantități mari de compuși toxici și, prin urmare, există o problemă de eliminare a apelor uzate și a substanțelor periculoase.

Efectele negative ale energiei geotermale pot fi urmărite în mai multe etape, începând cu forarea puțurilor. Aici apar aceleași pericole ca la forarea oricărei puțuri: distrugerea solului și a stratului de vegetație, poluarea solului și a apelor subterane.

La etapa de funcționare a GeoPP persistă problemele poluării mediului. Fluidele termice - apă și abur - conțin de obicei dioxid de carbon (CO 2 ), sulfură de sulf (H 2 S), amoniac (NH 3), metan (CH 4), sare de masă(NaCl), bor (B), arsen (As), mercur (Hg). Când sunt eliberate în mediu, devin surse de poluare. În plus, un mediu chimic agresiv poate provoca deteriorarea coroziunii structurilor GeoTPP.

În același timp, emisiile de poluanți la GeoPP-uri sunt în medie mai mici decât la TPP-uri. De exemplu, emisiile de dioxid de carbon per kilowatt-oră de energie electrică generată sunt de până la 380 g la GeoPP, 1042 g la centralele termice pe cărbune, 906 g la păcură și 453 g la centralele termice pe gaz.

Apare întrebarea: ce să faci cu apa uzată? Cu mineralizare scăzută, după răcire, poate fi aruncat în suprafata apei. Cealaltă modalitate este de a-l pompa înapoi în acvifer printr-un puț de injecție, care este practica preferată și predominantă în prezent.

Extragerea apei termale din acvifere (precum și pomparea apei obișnuite) poate provoca tasări și mișcări ale solului, alte deformații ale straturilor geologice și micro-cutremure. Probabilitatea unor astfel de fenomene este de obicei scăzută, deși au fost înregistrate cazuri individuale (de exemplu, la GeoPP din Staufen im Breisgau în Germania).

Trebuie subliniat faptul că majoritatea GeoPP-urilor sunt situate în zone relativ slab populate și în țările lumii a treia, unde cerințele de mediu sunt mai puțin stricte decât în ​​țările dezvoltate. În plus, în acest moment numărul GeoPP-urilor și capacitățile acestora sunt relativ mici. Cu o dezvoltare mai mare a energiei geotermale riscuri de mediu poate crește și se poate înmulți.

Cât este energia Pământului?

Costurile de investiție pentru construcția sistemelor geotermale variază foarte mult. gamă largă- de la 200 la 5000 de dolari pe 1 kW de capacitate instalată, adică cele mai ieftine opțiuni sunt comparabile cu costul construirii unei centrale termice. Ele depind, în primul rând, de condițiile de apariție a apelor termale, de compoziția acestora și de proiectarea sistemului. Foraj adânc, creație sistem închis cu două puțuri, nevoia de tratare a apei poate multiplica costul de multe ori.

De exemplu, investițiile în realizarea unui sistem de circulație petrotermală (PTS) sunt estimate la 1,6–4 mii de dolari pe 1 kW de capacitate instalată, ceea ce depășește costurile de construcție. centrală nuclearăși comparabil cu costul construirii centralelor eoliene și solare.

Avantajul economic evident al GeoTPP este un purtător de energie gratuit. Pentru comparație, în structura costurilor unei centrale termice în exploatare sau centrale nucleare, combustibilul reprezintă 50–80% sau chiar mai mult, în funcție de prețurile curente la energie. De aici, un alt avantaj al sistemului geotermal: costurile de operare sunt mai stabile și mai previzibile, deoarece nu depind de conjunctura externă a prețurilor la energie. În general, costurile de operare ale GeoTPP sunt estimate la 2–10 cenți (60 copeici–3 ruble) per 1 kWh de capacitate generată.

Al doilea cel mai mare (și foarte semnificativ) articol de cheltuială după purtătorul de energie este, de regulă, salariu personalul uzinei, care poate varia dramatic de la o țară și din regiune.

În medie, costul de 1 kWh de energie geotermală este comparabil cu cel al centralelor termice (în condițiile rusești - aproximativ 1 rublă / 1 kWh) și de zece ori mai mare decât costul de producere a energiei electrice la centralele hidroelectrice (5-10 copeici). / 1 kWh ).

O parte din motivul costului ridicat este că, spre deosebire de centralele termice și hidraulice, GeoTPP are o capacitate relativ mică. În plus, este necesară compararea sistemelor situate în aceeași regiune și în condiții similare. Deci, de exemplu, în Kamchatka, conform experților, 1 kWh de energie electrică geotermală costă de 2-3 ori mai ieftin decât energia electrică produsă la centralele termice locale.

Indicatori eficiență economică Funcționarea unui sistem geotermal depinde, de exemplu, dacă este necesară eliminarea apei uzate și în ce mod se face acest lucru, dacă utilizarea combinată a resursei este posibilă. Asa de, elemente chimice iar compuşii extraşi din apa termală pot da venit suplimentar. Amintiți-vă de exemplul lui Larderello: producția chimică era principală acolo, iar utilizarea energiei geotermale a fost inițial de natură auxiliară.

Energie Geotermală Forwards

Energia geotermală se dezvoltă oarecum diferit decât eolian și solar. În prezent, depinde în mare măsură de natura resursei în sine, care diferă puternic în funcție de regiune, iar cele mai mari concentrații sunt legate de zone înguste de anomalii geotermale, de obicei asociate cu zone de falii tectonice și vulcanism.

In plus, energia geotermala este mai putin incapatoare din punct de vedere tehnologic in comparatie cu cea eoliana si cu atat mai mult cu energia solara: sistemele statiilor geotermale sunt destul de simple.

În structura globală a producției mondiale de energie electrică, componenta geotermală reprezintă mai puțin de 1%, dar în unele regiuni și țări ponderea sa ajunge la 25–30%. Datorită asocierii cu conditii geologice o parte semnificativă a capacităților de energie geotermală este concentrată în țările lumii a treia, unde se remarcă trei grupuri de cea mai înaltă dezvoltare a industriei - insulele din Asia de Sud-Est, America Centralăși Africa de Est. Primele două regiuni fac parte din „Centura de foc a Pământului” din Pacific, a treia este legată de Rift-ul Africii de Est. Cu cea mai mare probabilitate, energia geotermală va continua să se dezvolte în aceste centuri. O perspectivă mai îndepărtată este dezvoltarea energiei petrotermale, folosind căldura straturilor pământului aflate la o adâncime de câțiva kilometri. Aceasta este o resursă aproape omniprezentă, dar extracția ei necesită costuri ridicate, astfel încât energia petrotermală se dezvoltă în primul rând în țările cele mai puternice din punct de vedere economic și tehnologic.

În general, având în vedere ubicuitatea resurselor geotermale și un nivel acceptabil siguranța mediului, există motive să credem că energia geotermală are perspective bune de dezvoltare. Mai ales cu amenințarea crescândă a penuriei de purtători de energie tradiționali și creșterea prețurilor pentru aceștia.

Din Kamchatka până în Caucaz

În Rusia, dezvoltarea energiei geotermale are o istorie destul de lungă, iar într-o serie de poziții suntem printre liderii mondiali, deși ponderea energiei geotermale în bilanțul energetic global al unei țări uriașe este încă neglijabilă.

Pionierii și centrele de dezvoltare a energiei geotermale în Rusia au fost două regiuni - Kamchatka și Caucazul de Nord, iar dacă în primul caz vorbim în primul rând despre industria energiei electrice, atunci în al doilea - despre utilizarea energiei termice a apa termala.

În Caucazul de Nord - în Teritoriul Krasnodar, Cecenia, Daghestan - căldura apelor termale în scopuri energetice a fost folosită chiar înainte de Marea Războiul Patriotic. În anii 1980–1990, dezvoltarea energiei geotermale în regiune, din motive evidente, a stagnat și nu și-a revenit încă din starea de stagnare. Cu toate acestea, alimentarea cu apă geotermală din Caucazul de Nord oferă căldură pentru aproximativ 500 de mii de oameni și, de exemplu, orașul Labinsk din Teritoriul Krasnodar, cu o populație de 60 de mii de oameni, este complet încălzit de ape geotermale.

În Kamchatka, istoria energiei geotermale este asociată în primul rând cu construcția GeoPP. Primele dintre ele, care încă funcționează stațiile Pauzhetskaya și Paratunskaya, au fost construite în anii 1965–1967, în timp ce Paratunskaya GeoPP cu o capacitate de 600 kW a devenit prima stație din lume cu un ciclu binar. A fost dezvoltarea oamenilor de știință sovietici S. S. Kutateladze și A. M. Rosenfeld de la Institutul de Fizică Termică al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe, care au primit în 1965 un certificat de drepturi de autor pentru extragerea energiei electrice din apă cu o temperatură de 70 ° C. Această tehnologie a devenit ulterior prototipul pentru peste 400 de GeoPP-uri binare din lume.

Capacitatea GeoPP Pauzhetskaya, pusă în funcțiune în 1966, a fost inițial de 5 MW și ulterior a crescut la 12 MW. În prezent, stația se află în construcție a unui bloc binar, care își va crește capacitatea cu încă 2,5 MW.

Dezvoltarea energiei geotermale în URSS și Rusia a fost împiedicată de disponibilitatea surselor tradiționale de energie - petrol, gaze, cărbune, dar nu sa oprit niciodată. Cele mai mari instalații de energie geotermală în acest moment sunt Verkhne-Mutnovskaya GeoPP cu o capacitate totală de 12 MW, puse în funcțiune în 1999, și Mutnovskaya GeoPP cu o capacitate de 50 MW (2002).

Mutnovskaya și Verkhne-Mutnovskaya GeoPP sunt obiecte unice nu numai pentru Rusia, ci și la scară globală. Stațiile sunt situate la poalele vulcanului Mutnovsky, la o altitudine de 800 de metri deasupra nivelului mării, și funcționează în condiții extreme. condiții climatice, unde iarna este de 9-10 luni pe an. Echipamentul Mutnovsky GeoPPs, în prezent unul dintre cele mai moderne din lume, a fost complet creat la întreprinderile interne de inginerie energetică.

În prezent, ponderea stațiilor Mutnovsky în structura generală a consumului de energie a centrului energetic Kamchatka Central este de 40%. O creștere a capacității este planificată în următorii ani.

Separat, ar trebui spus despre dezvoltările petrotermale rusești. Încă nu avem PDS mari, totuși, există tehnologii avansate de foraj la adâncimi mari (aproximativ 10 km), care, de asemenea, nu au analogi în lume. Dezvoltarea lor ulterioară va face posibilă reducerea drastică a costurilor de creare a sistemelor petrotermale. Dezvoltatorii acestor tehnologii și proiecte sunt N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Institutul Geologic al Academiei Ruse de Științe), A. S. Nekrasov (Institutul de Prognoză Economică al Academiei Ruse de Științe) și specialiști de la Uzina de Turbine Kaluga. În prezent, proiectul sistemului de circulație petrotermală din Rusia se află în stadiu pilot.

Există perspective pentru energia geotermală în Rusia, deși sunt relativ îndepărtate: în acest moment, potențialul este destul de mare și poziția energiei tradiționale este puternică. În același timp, într-o serie de regiuni îndepărtate ale țării, utilizarea energiei geotermale este profitabilă din punct de vedere economic și este solicitată și acum. Acestea sunt teritorii cu potențial geoenergetic ridicat (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - partea rusă Pacificul „Centura de foc a Pământului”, munții din sudul Siberiei și din Caucaz) și, în același timp, îndepărtați și tăiați de alimentarea centralizată cu energie.

Este probabil ca în următoarele decenii energia geotermală din țara noastră să se dezvolte tocmai în astfel de regiuni.

"Nu știm exact când a apărut magnetismul terestru, dar s-ar fi putut întâmpla la scurt timp după formarea mantalei și a miezului exterior. Pentru a porni geodinamul, este necesar un câmp de semințe extern, și nu neapărat unul puternic. Acesta rolul, de exemplu, ar putea fi luat de câmpul magnetic al Soarelui, sau câmpul de curenți generați în miez datorită efectului termoelectric. În ultimă instanță, nu este prea important, au existat suficiente surse de magnetism. prezenţa unui astfel de câmp şi sens giratoriu curenți lichidi conductivi, lansarea unui dinam intraplanetar devine pur și simplu inevitabilă”

David Stevenson, profesor la Institutul de Psihologie din California - cel mai mare specialist în magnetism planetar

Pământul este un imens generator de inepuizabil energie electrica

În secolul al XVI-lea doctor englez iar fizicianul William Gilbert a sugerat că globul este un magnet uriaș, iar faimosul om de știință francez André Marie Ampère (1775-1836), al cărui nume este dat mărimii fizice care determină puterea curentului electric, a susținut că Planeta noastră este o uriaș un dinam care generează electricitate. În același timp, câmpul magnetic al Pământului este un derivat al acestui curent, care circulă în jurul Pământului de la vest la est și din acest motiv câmpul magnetic al Pământului este direcționat de la sud la nord. Deja la începutul secolului al XX-lea, după ce au fost efectuate un număr semnificativ de experimente practice de către celebrul om de știință și experimentator Nikola Tesla, ipotezele lui W. Hilbert și A. Ampère au fost confirmate. Despre câteva dintre experimentele lui N. Tesla și rezultatele lor practice vom vorbi mai târziu, direct în acest articol.

Date interesante despre curenții electrici uriași, ca mărime, care curg în adâncuri apele oceanice, a relatat din lucrarea sa „Du-te în jurul golurilor” (revista „Inventor și raționalizator” nr. 11. 1980), candidat la științe tehnice, autor de lucrări științifice în domeniile ingineriei mecanice, acusticii, fizicii metalelor, tehnologiei echipamentelor radio, autor a peste 40 de invenții - Alftan Erminingelt Alexeyevich. Apare o întrebare firească: „Ce este acest dinam natural și este posibil să se folosească energia inepuizabilă a acestui generator? curent electricîn interesul omului?" Scopul acestui articol este de a găsi răspunsuri la această și la alte întrebări legate de acest subiect.

Secțiunea 1 Care este cauza principală a curentului electric din interiorul Pământului? Care sunt potențialele câmpurilor electrice și magnetice deasupra suprafeței Pământului, datorită fluxului de curent electric în interiorul planetei noastre?

Structura internă a Pământului, a intestinelor sale și a scoarței terestre s-a format pe parcursul a miliarde de ani. Sub influența propriului câmp gravitațional, interiorul său a fost încălzit, iar acest lucru a condus la diferențierea structurii interne a interiorului Pământului și a învelișului său - scoarța terestră în ceea ce privește starea agregată, compoziția chimică și proprietăți fizice, în urma căreia intestinele Pământului și spațiul său apropiat de Pământ au dobândit următoarea structură:

Miezul Pământului, situat în centrul sferei terestre interioare;
- Manta;
- Scoarta terestra;
- Hidrosfera;
- Atmosfera;
- Magnetosfera

Scoarța, mantaua și interiorul nucleului Pământului sunt alcătuite din materie solidă. Partea exterioară a miezului Pământului constă în principal dintr-o masă topită de fier, cu adaos de nichel, siliciu și o cantitate mică de alte elemente. Principalul tip de scoarță terestră este continentală și oceanică; în zona de tranziție de la continent la ocean se dezvoltă o crustă intermediară.

Miezul Pământului este geosfera centrală și cea mai adâncă a planetei. Raza medie a miezului este de aproximativ 3,5 mii de kilometri. Miezul în sine este format dintr-o parte exterioară și una interioară (sub-nucleu). Temperatura din centrul miezului ajunge la aproximativ 5000 de grade Celsius, densitatea este de aproximativ 12,5 tone/m2, iar presiunea este de până la 361 GPa. ÎN anul trecut au apărut informații noi, suplimentare despre miezul Pământului. După cum au stabilit oamenii de știință Paul Richards (Limonte-Doherty Earth Observatory) și Xiaodong Song (Universitatea din Illinois), miezul de fier topit al Planetei, atunci când se rotește în jurul axei pământului, depășește rotația restului globului cu 0,25. -0,5 grade pe an. S-a determinat diametrul părții interioare solide a nucleului (subnucleului). Are 2.414 mii de kilometri (revista „Descoperiri și ipoteze”, noiembrie. 2005. Kiev).

În prezent, se emite următoarea ipoteză principală, care explică apariția unui curent electric în interiorul învelișului exterior topit al nucleului Pământului. Esența acestei ipoteze este următoarea: rotația Pământului în jurul axei sale duce la apariția unei turbulențe în învelișul exterior, topit al miezului, care, la rândul său, duce la apariția unui curent electric care curge în interiorul topitului. fier. Cred că, ca ipoteză, putem face următoarea presupunere. Deoarece partea exterioară, topită a învelișului nucleului Pământului este în mișcare constantă atât față de sub-miezul său, cât și față de partea exterioară - Mantaua Pământului, iar acest proces are loc pe o perioadă foarte mare de timp. perioada lunga timp, a avut loc o electroliză a părții exterioare topite a nucleului Pământului. Ca urmare a procesului de electroliză, a apărut o mișcare direcționată a electronilor liberi, care sunt prezenți într-o cantitate imensă în masa de fier topit, în urma căreia s-a format un curent electric uriaș în circuitul închis al miezului exterior. , se pare că valoarea sa poate fi estimată la nu mai puțin de sute de milioane de amperi și mai mare. Întoarceţi-vă linii de forță curent electric, s-au format linii de câmp magnetic, deplasate față de liniile de forță ale curentului electric cu 90 de grade. După ce a trecut prin grosimea uriașă a Pământului, puterea câmpurilor electrice și magnetice a scăzut semnificativ. Și dacă vorbim în mod specific despre intensitatea liniilor de forță ale câmpului magnetic al Pământului, atunci la polii săi magnetici puterea câmpului magnetic al Pământului este de 0,63 gauss.

Pe lângă ipotezele de mai sus, sper că ar fi potrivit să citez rezultatele cercetărilor oamenilor de știință francezi, așa cum sunt descrise în articolul „Miezul Pământului” al autorului Leonid Popov. Textul integral al articolului este postat pe Internet și voi oferi doar o mică parte din textul specificat.

„Un grup de cercetători de la universitățile Joseph, Fourier și Lyon susțin că nucleul interior al Pământului se cristalizează în mod constant în vest și se topește în est. Întreaga masă a nucleului interior se deplasează încet de la partea de vest la est la o rată de 1,5 cm pe an.Vârsta interiorului corp solid nucleul este estimat la 2-4 miliarde de ani, în timp ce pământul are 4,5 miliarde de ani.

Astfel de procese puternice de solidificare și topire, evident, nu pot decât să afecteze fluxurile convective din miezul exterior. Aceasta înseamnă că ele afectează atât dinamul planetar, cât și câmpul magnetic al pământului, precum și comportamentul mantalei și mișcarea continentelor.

Nu este aceasta cheia discrepanței dintre viteza de rotație a nucleului și restul planetei și modalitatea de explicare a deplasării accelerate a polilor magnetici?” (Internet, subiectul articolului „Miezul Pământului se digeră constant.” Autor Leonid Popov. 9 august 2010)

Conform ecuațiilor lui James Maxwell (1831-1879), liniile de forță ale curentului electric se formează în jurul liniilor câmpului magnetic, care coincid în direcția lor cu direcția mișcării curentului în interiorul miezului exterior topit al Planetei. În consecință, atât în ​​interiorul „corpului” Pământului, cât și în jurul suprafeței apropiate Pământului, trebuie să existe linii de câmp electric, iar cu cât câmpul electric (precum și câmpul magnetic) este mai departe de miezul Pământului, cu atât intensitatea este mai mică. a liniilor sale de forță. Deci, de fapt, ar trebui să fie și există o confirmare reală a acestei presupuneri.

Să deschidem „Manualul de fizică” al autorului A.S. Enokovich (Moscova. Editura Prosveshchenie, 1990) și se referă la datele din Tabelul 335 „Parametrii fizici ai Pământului”. Citind:
- Intensitatea câmpului electric
direct la suprafața Pământului - 130 volți / m;
- La o înălțime de 0,5 km pe suprafața Pământului - 50 volți / m;
- La o înălțime de 3 km deasupra suprafeței Pământului - 30 volți / m;
- La o înălțime de 12 km deasupra suprafeței Pământului - 2,5 volți / m;

Aici este valoarea incarcare electrica Pământ - 57-10 în pandantiv de gradul al patrulea.

Amintiți-vă că o unitate de electricitate de 1 coulomb este egală cu cantitatea de electricitate care trece prin secțiune transversală la un curent de 1 amper timp de 1 sec.

Practic, în toate sursele care poartă informații despre câmpurile magnetice și electrice ale Pământului, se observă că acestea sunt de natură pulsatorie.

Secțiunea 2. Motivele apariției pulsațiilor câmpurilor de forță magnetice și electrice ale Planetei.

Se știe că intensitatea câmpului magnetic al Pământului nu este constantă și crește odată cu latitudinea. Intensitatea maximă a liniilor de forță ale câmpului magnetic al Pământului se observă la polii săi, cea minimă - la ecuatorul Planetei. Nu rămâne constantă în timpul zilei la toate latitudinile Pământului. Pulsările zilnice ale câmpului magnetic sunt cauzate de o serie de motive: Modificări ciclice ale activității solare; mișcarea orbitală a Pământului în jurul Soarelui; rotația zilnică a Pământului în jurul propriei axe; influența asupra masei topite a nucleului exterior al Pământului a forțelor gravitaționale (forțe gravitaționale) ale altor planete ale sistemului solar. Este destul de clar că pulsațiile intensității liniilor de forță ale câmpului magnetic, la rândul lor, provoacă pulsații ale câmpului electric al Planetei. Pământul nostru, în timpul rotației orbitale în jurul Soarelui, pe o orbită aproape circulară, fie se apropie la distanțe minime de alte planete ale sistemului solar care orbitează Soarele pe orbitele lor, apoi se îndepărtează de ele la distanțe maxime. Să luăm în considerare în mod specific modul în care se schimbă distanțele minime și maxime dintre Pământ și alte planete. sistem solar, pe măsură ce se mișcă pe orbitele lor în jurul Soarelui:

Distanța minimă dintre Pământ și Mercur este de 82x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 217x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Venus este de 38x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 261x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Marte este de 56x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 400x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Jupiter este de 588x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 967x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Saturn este de 1199x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 1650x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Uranus este de 2568x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 3153x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Neptun este de 4309x10 până la puterea a 9-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 4682x10 până la gradul 9 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Lună este de 3,56x10 până la puterea a 8-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 4,07x10 până la gradul 8 m;
- Distanța minimă dintre Pământ și Soare este de 1,47x10 până la puterea a 11-a a m;
-Distanța maximă dintre ele este de 1,5x10 până la gradul 11 ​​m;

Folosind formula cunoscuta Newton și înlocuind în el date despre distanțele maxime și minime dintre planetele sistemului solar și Pământ, date despre distanțele minime și maxime dintre Pământ și Lună, Pământ și Soare, precum și date de referință privind masele planetelor sistemului solar, a Lunii și a Soarelui și date privind constanta gravitațională a mărimii, determinăm minimul și valorile maxime forțe gravitaționale (forțe gravitaționale) care acționează asupra planetei noastre și, în consecință, asupra miezului ei topit, cu mișcarea orbitală Pământul în jurul Soarelui și în timpul mișcării orbitale a Lunii în jurul Pământului:

Mărimea forței gravitaționale dintre Mercur și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 1,77x10 la puterea a 15-a de kg;
- Potrivit distanta maximaîntre ele - 2,5x10 până la gradul 14 kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Venus și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 1,35x10 până la gradul 17 kg;
- Corespunzator distantei maxime dintre ele -2,86x10 pana la gradul 15 kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Marte și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre acestea - 8,5x10 la puterea a 15-a de kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 1,66x10 până la gradul 14 de kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Jupiter și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 2,23x10 la puterea a 17-a de kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 8,25x10 până la gradul 16 de kg; - Mărimea forței gravitaționale dintre Saturn și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 1,6x10 la puterea a 16-a de kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 8,48x10 până la gradul 15 de kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Uranus și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 5,31x10 până la gradul 14 kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 3,56x10 până la gradul 16 de kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Neptun și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 2,27x10 până la gradul 14 kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 1,92x10 până la gradul 14 de kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Lună și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre ele - 2,31x10 până la gradul 19 kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 1,77x10 până la gradul 19 de kg;
- Mărimea forței gravitaționale dintre Soare și Pământ, corespunzătoare distanței minime dintre acestea - 3,69x10 până la gradul 21 de kg;
- Corespunzător distanței maxime dintre ele - 3,44x10 până la gradul 21 kg;

Se poate vedea ce magnitudini uriașe de forțe gravitaționale acționează asupra miezului exterior, topit al Pământului. Ne putem imagina doar modul în care aceste forțe perturbatoare, acționând simultan cu laturi diferite pe această masă topit de fier, fă-o fie să se micșoreze, fie să-și mărească secțiunea transversală și, ca urmare, să provoace pulsații în forțele atât ale câmpurilor electrice, cât și ale câmpurilor magnetice ale Planetei. Aceste pulsații sunt periodice în natură, spectrul lor de frecvență se află în infrasonic și foarte frecvente joase.

De asemenea, procesul de formare a pulsațiilor câmpurilor electrice și magnetice este influențat, deși într-o măsură mai mică, de rotația zilnică a Pământului în jurul propriei axe. Într-adevăr, forțele gravitaționale ale planetelor, Luna, Soarele, care se află în această perioadă particulară a zilei din lateral suprafata frontala Pământul, au un efect ceva mai perturbator asupra masei topite a nucleului planetei decât în ​​aceeași perioadă de timp zilnică pe partea din spate (spate) a masei nucleului. În același timp, partea nucleului îndreptată spre Soare (Lună, planetă) este extinsă spre obiectul influenței perturbatoare, iar partea din spate (revers) a masei de fier topit, în același timp, este comprimată. spre subnucleul solid central al Pământului, reducându-i secțiunea transversală.

Secțiunea 3 Câmpul electric al Pământului poate fi folosit în scopuri practice?

Înainte de a obține un răspuns la această întrebare, să încercăm să realizăm un experiment mental virtual, a cărui esență este următoarea. O vom plasa la o altitudine de 0,5 km. de la suprafața Pământului (mental, desigur) un electrod metalic, al cărui rol va fi jucat de o placă metalică plată cu o suprafață de 1x1 m2. Să orientăm această placă în raport cu liniile de forță ale câmpului electric al Pământului în așa fel încât să pătrundă în suprafața ei, adică suprafața acestei plăci ar trebui să fie perpendiculară pe liniile de forță ale câmpului electric îndreptate de la vest la est. . Al doilea, exact același electrod, îl vom plasa în același mod direct la suprafața Pământului. Să măsurăm diferența de potențial electric dintre acești electrozi. Conform datelor prezentate mai sus din Manualul de fizică, acest potențial electric măsurat ar trebui să fie 130v-50v=80 volți.

Să continuăm experimentul de gândire, schimbând puțin condițiile inițiale. Vom instala un electrod metalic, care a fost situat direct la suprafața Pământului, pe suprafața acestuia și îl vom împământa cu grijă. Să coborâm al doilea electrod metalic în arbore la o adâncime de 0,5 km și, ca în cazul precedent, să-l orientăm în raport cu liniile de forță ale câmpului electric al Pământului. Să măsurăm din nou mărimea potențialului electric dintre acești electrozi. Ar trebui să vedem o diferență semnificativă în mărimile potențialelor măsurate ale câmpului electric al Pământului. Și cu cât mai adânc, în interiorul Pământului, vom coborî al doilea electrod, cu atât mai mari vor fi valorile diferențelor de potențial măsurate ale câmpului electric al Planetei. Și dacă am putea măsura diferența de potențiale electrice dintre miezul lichid exterior al Pământului și suprafața acestuia, atunci, aparent, aceste diferențe de potențial, atât de tensiune, cât și de putere, ar trebui să fie suficiente pentru a satisface nevoile de energie electrică ale întregii populații de planeta noastră.

Dar tot ce am vorbit, din păcate, este încă luat în considerare în domeniul experimentelor virtuale, gândite. Și acum să ne întoarcem la rezultatele experimentelor practice care au fost efectuate la începutul secolului al XX-lea de Nikola Tesla și publicate în lucrările sale.

În laboratorul său din Colorado Springs (SUA), construit în zona Wardenclyffe, N. Tesla a organizat experimente care au făcut posibilă transmiterea informației prin grosimea Pământului către partea sa opusă. Ca bază pentru implementarea cu succes a experimentului planificat, N. Tesla și-a propus să folosească potențialul electric al Planetei, deoarece era convins puțin mai devreme că Pământul este încărcat electric.

Pentru realizarea experimentelor planificate, conform propunerilor sale, au fost construite antene-turn, de până la 60 de metri înălțime, cu o emisferă de cupru pe vârfuri. Aceste emisfere de cupru au jucat rolul aceluiași electrod metalic, despre care am vorbit mai sus. Fundațiile turnurilor construite au intrat în subteran până la o adâncime de 40 de metri, unde suprafața îngropată a pământului a jucat rolul unui al doilea electrod. Rezultatul experimentelor descrise de N. Tesla în articolul său publicat „Transmiterea fără fir a energiei electrice” (5 martie 1904). El a scris: „Este posibil nu numai să trimiteți mesaje telegrafice fără fire, ci și să transmiteți modulații slabe ale vocii umane pe întregul glob și, în plus, să transmiteți energie în cantități nelimitate pe orice distanță și fără pierderi”.

Și mai departe, în același articol: „La mijlocul lunii iunie, în timp ce mă pregăteam pentru o altă lucrare, am montat unul dintre transformatoarele mele descendente cu scopul de a determina într-un mod inovator, experimental, potențialul electric al globului și studiind fluctuațiile sale periodice și aleatorii.Acesta făcea parte Dispozitivul extrem de sensibil, acționat automat, care controla reportofonul, era conectat la circuitul secundar, în timp ce circuitul primar era conectat la suprafața Pământului... S-a dovedit că Pământul, literalmente al acestui cuvânt, trăiește prin vibrații electrice.

Dovezi convingătoare că Pământul este într-adevăr un imens generator natural de energie electrică inepuizabilă și această energie este de o natură armonioasă pulsatorie. În unele dintre puținele articole pe tema luată în considerare, se sugerează că cutremurele, exploziile în mine și pe platformele offshore producătoare de petrol, toate acestea sunt rezultatul manifestării energiei electrice terestre.

Pe planeta noastră, un număr semnificativ de goluri formațiuni naturale, plecând adânc în Pământ, există și un număr semnificativ de mine de adâncime în care pot fi efectuate cercetări practice pentru a determina posibilitățile de utilizare a energiei electrice generate de generatorul natural al Planetei noastre. Nu se poate decât spera că astfel de studii vor fi realizate într-o zi.

Secțiunea 4. Ce se întâmplă cu câmpul electric al Pământului când un fulger liniar se descarcă pe suprafața sa?

Rezultatele experimentelor efectuate de N. Tesla demonstrează în mod convingător că Planeta noastră este un generator natural de energie electrică inepuizabilă. Mai mult, potențialul maxim al acestei energii este conținut în învelișul de metal topit al nucleului exterior al Planetei și scade pe măsură ce se apropie de suprafața ei și dincolo de suprafața Pământului. Rezultatele experimentelor efectuate de N.Tesla demonstrează, de asemenea, în mod convingător că câmpurile electrice și magnetice ale Pământului sunt de natură pulsatorie periodică, iar spectrul frecvențelor de pulsație se află în domeniul infrasonic și al frecvențelor foarte joase. Și aceasta înseamnă următoarele - acționând asupra câmpului electric pulsatoriu al Pământului cu ajutorul unei surse externe de oscilații armonice, apropiate sau egale ca frecvență cu pulsațiile naturale ale câmpului electric al Pământului, se poate realiza fenomenul de rezonanța lor. N. Tesla a scris: „Când se reduc undele electrice la o cantitate nesemnificativă și se realizează conditiile necesare rezonanță, circuitul (discutat mai sus) va funcționa ca un pendul uriaș, stochând la nesfârșit energia impulsurilor excitante originale și consecințele expunerii Pământului și a atmosferei sale conducătoare la oscilații armonice uniforme ale radiației, care, ca teste în condiții reale arată, se pot dezvolta până în așa măsură încât le vor depăși pe cele realizate prin manifestări naturale ale electricității statice „(Articol „Transmiterea fără fir a energiei electrice „6 martie 1904).

Și care este rezonanța vibrațiilor? „Rezonanța este o creștere bruscă a amplitudinii stării de echilibru vibratii fortate când frecvența influenței armonice externe se apropie de frecvența uneia dintre oscilațiile naturale ale sistemului „(Dicționar enciclopedic sovietic, ed. „Enciclopedia sovietică”. Moscova. 1983)

Nikola Tesla, în experimentele sale, a folosit atât descărcări liniare naturale, cât și artificiale, pe care el și asistenții săi le-au creat experimental în laboratorul său, ca sursă de influență externă pentru a obține condiții de rezonanță în interiorul Pământului.
Ce este fulgerul liniar și cum poate fi folosit ca sursă externă oscilații armonice capabile să creeze o rezonanță de oscilații în interiorul Pământului?

Să deschidem „Manualul de fizică”, tabelul 240. Parametrii fizici ai fulgerului:
- durata (medie) a unei descărcări fulgerătoare, C - 0,2 sec.
(Notă: Fulgerul este perceput de ochi ca un singur fulger, în realitate este o descărcare intermitentă, constând din descărcări-impulsuri separate, al căror număr este de 2-3, dar poate ajunge până la 50).
- diametrul (mediu) canalului fulgerului, cm - 16.
- puterea curentului de fulger (valoare tipică), A - 2x10 până la gradul 4.
- lungime medie fulger (între nor și Pământ), km - 2 - 3.
- diferența de potențial în caz de fulger, V - până la 4x10 până la gradul 9.
- număr descărcări de fulgere deasupra Pământului în 1 secundă - aproximativ 100.
Astfel, fulgerul este un impuls electric de mare putere si de scurta durata. Specialiștii care lucrează în domeniul tehnologiei impulsurilor pot confirma următorul fapt - cu cât durata pulsului este mai scurtă (cu cât pulsul este mai scurt), cu atât spectrul de frecvențe ale oscilațiilor electrice armonice care formează acest impuls este mai bogat. Prin urmare, fulgerul, care este un impuls pe termen scurt de energie electrică, include o serie de oscilații electrice armonice care se află într-o gamă largă de frecvențe, inclusiv frecvențe infra-joase și foarte joase. În acest caz, puterea maximă a impulsului este distribuită exact în regiunea exactă a acestor frecvențe. Și acest fapt înseamnă că oscilațiile armonice care apar atunci când un fulger liniar se descarcă pe suprafața Pământului pot oferi o rezonanță atunci când interacționează cu propriile oscilații periodice (pulsații) ale câmpului electric al Pământului. În articolul „Fulger controlat” din 8 martie 1904, N. Tesla a scris: „Descoperirea undelor staționare terestre arată că, în ciuda dimensiunii sale uriașe (adică dimensiunea Pământului), întreaga planetă poate fi supusă vibrațiilor rezonante precum un mic diapazon, prin care trec nestingherite vibrațiile electrice, date în conformitate cu caracteristicile și dimensiunile sale fizice. Se știe că în experimentele lor, pentru a realiza fenomenul de rezonanță, N. Tesla și asistenții săi au creat fulgere liniare artificiale (descărcări de scântei) de puțin peste 3 metri lungime cu o durată foarte scurtă) și un potențial electric de peste cincizeci de milioane de volți.

Și aici apare o întrebare foarte interesantă: „Nu este meteoritul Tunguska o consecință a efectului de rezonanță al fulgerului liniar natural asupra câmpului electric al Pământului?” Problema influenței fulgerului liniar artificial creat în laboratorul lui N. Tesla asupra apariției meteoritului Tunguska nu este luată în considerare aici, deoarece în timpul asociat cu evenimentele meteoritului Tunguska, laboratorul lui N. Tesla nu a fost functioneaza mai mult.

Iată cum descriu ei evenimentele asociate cu așa-numitul Meteoritul Tunguska martori ai acestui eveniment. La 17 (30) iunie 1908, pe la ora 7 dimineața, o minge de foc uriașă a cuprins teritoriul bazinului râului Ienisei. Zborul i s-a încheiat mare putere o explozie care a avut loc la o altitudine de 7 până la 10 km de suprafața Pământului. Puterea exploziei, după cum au stabilit ulterior experții, corespundea aproximativ cu puterea exploziei unei bombe cu hidrogen de la 10 la 40 de megatone echivalent TNT.

Să acordăm o atenție deosebită faptului că acest eveniment a avut loc în perioada de vară, adică în timpul formării dese furtuni de vară, însoțite de descărcări de fulgere. Și știm că descărcările de fulgere liniare de pe suprafața Pământului ar putea provoca fenomene rezonanteîn interiorul globului, care, la rândul său, ar putea contribui la formarea fulgerelor bile de o enormă putere electrică. Ca o confirmare a versiunii exprimate, și nu numai de mine, să ne întoarcem la „Dicționarul Enciclopedic”: „fulgerul cu minge este un sferoid luminos cu un diametru de 10 cm sau mai mult, format de obicei după o lovitură de fulger liniar și constând, aparent, , de plasmă de neechilibru.” Dar asta nu este tot. Să ne întoarcem la articolul lui N. Tesla „Conversația cu planeta” din 9 februarie 1901. Iată un fragment din acest articol: „Am demonstrat deja prin teste decisive fezabilitatea practică a transmiterii unui semnal folosind sistemul meu dintr-un punct în altul de pe glob, indiferent cât de departe, și în curând voi converti necredincioșii. Cred că am toate motivele să mă felicit pentru faptul că în cursul acestor experimente, dintre care multe au fost extrem de subtile și riscante, nici eu, nici asistenții mei nu am primit răni. fenomene neobișnuite. Datorită unor interferențe de oscilații, bile de foc adevărate ar putea sări pe distanțe uriașe, iar dacă cineva ar fi în cale sau aproape, ar fi distrus instantaneu.

După cum putem vedea, este încă prea devreme pentru a exclude posibilitatea participării fulgerului cu minge la evenimentele descrise mai sus asociate meteoritului Tunguska. Furtuni frecvente de vară în această perioadă a anului, fulgerele liniare ar putea provoca fulgere cu bile și ar putea să apară mult dincolo de bazinul râului Yenisei și apoi, „călătorind” cu mare viteză de-a lungul liniilor de forță ale câmpului electric al Pământului, să ajungă în acea zonă în care au avut loc evenimentele de mai sus.

Concluzie
Natural resurse energetice Planetele se micșorează inexorabil. Există căutări active surse alternative energie, permițând să vină să le înlocuiască pe cele care dispar. Se pare că a sosit momentul să ne angajăm în cercetări profunde, atât teoretic cât și practic, în determinarea posibilității de utilizare a potențialului electric al unui generator natural de energie electrică în interesul Omului. Și dacă se confirmă că există o astfel de posibilitate și, în același timp, generatorul de pământ, ca urmare a utilizării energiei sale, nu va fi afectat, atunci este foarte posibil ca câmpul electric al planetelor să servească oamenilor. ca una dintre sursele alternative de energie.

Kleschevich V.A. septembrie-noiembrie 2011 (Harkov)

La un moment dat, continentele au fost formate din masive ale scoarței terestre, care, într-o măsură sau alta, iese deasupra nivelului apei sub formă de pământ. Aceste blocuri ale scoarței terestre s-au despicat, mișcat și zdrobit părți din ele de mai bine de un milion de ani pentru a apărea în forma pe care o cunoaștem acum.

Astăzi vom lua în considerare cea mai mare și cea mai mică grosime a scoarței terestre și caracteristicile structurii sale.

Un pic despre planeta noastră

La începutul formării planetei noastre, aici erau activi mai mulți vulcani, au existat ciocniri constante cu cometele. Abia după ce bombardamentul a încetat, suprafața fierbinte a planetei a înghețat.
Adică, oamenii de știință sunt siguri că inițial planeta noastră a fost un deșert steril, fără apă și vegetație. De unde a venit atâta apă este încă un mister. Dar nu cu mult timp în urmă au fost descoperite mari rezerve de apă în subteran, poate că ele au devenit baza oceanelor noastre.

Din păcate, toate ipotezele despre originea planetei noastre și compoziția ei sunt mai mult presupuneri decât fapte. Conform afirmațiilor lui A. Wegener, inițial Pământul a fost acoperit cu un strat subțire de granit, care în epoca paleozoică a fost transformat în Pangea continentală. În epoca mezozoică, Pangea a început să se împartă în părți, continentele formate s-au îndepărtat treptat unul de celălalt. Oceanul Pacific, afirmă Wegener, este rămășița oceanului primar, iar Atlanticul și Indianul sunt considerate secundare.

Scoarta terestra

Compoziția scoarței terestre este practic similară cu compoziția planetelor sistemului nostru solar - Venus, Marte etc. La urma urmei, aceleași substanțe au servit drept bază pentru toate planetele sistemului solar. Și recent, oamenii de știință sunt siguri că ciocnirea Pământului cu o altă planetă, numită Thea, a provocat fuziunea a două corpuri cerești, iar Luna s-a format din fragmentul spart. Acest lucru explică de ce compoziția minerală a lunii este similară cu cea a planetei noastre. Mai jos vom lua în considerare structura scoarței terestre - o hartă a straturilor sale de pe uscat și din ocean.

Scoarța reprezintă doar 1% din masa Pământului. Constă în principal din siliciu, fier, aluminiu, oxigen, hidrogen, magneziu, calciu și sodiu și alte 78 de elemente. Se presupune că, în comparație cu mantaua și miezul, scoarța terestră este o coajă subțire și fragilă, constând în principal din substanțe ușoare. Substanțele grele, conform geologilor, coboară în centrul planetei, iar cele mai grele sunt concentrate în miez.

Structura scoarței terestre și o hartă a straturilor sale sunt prezentate în figura de mai jos.

crusta continentală

Scoarța terestră are 3 straturi, fiecare dintre ele îl acoperă pe cel precedent cu straturi neuniforme. Majoritatea suprafeței sale sunt câmpii continentale și oceanice. Continentele sunt, de asemenea, înconjurate de un raft, care, după o curbă abruptă, trece în panta continentală (zona marginii subacvatice a continentului).
pământesc crusta continentalăîmpărțit în straturi:

1. Sedimentare.
2. Granit.
3. Bazalt.

Stratul sedimentar este acoperit cu roci sedimentare, metamorfice și magmatice. Grosimea crustei continentale este cel mai mic procent.

Tipuri de crustă continentală

Rocile sedimentare sunt acumulări care includ argilă, carbonat, roci vulcanogene și alte solide. Acesta este un fel de sediment care s-a format ca urmare a unor anumite conditii naturale care a existat anterior pe pământ. Le permite cercetătorilor să tragă concluzii despre istoria planetei noastre.

Stratul de granit este format din roci magmatice și metamorfice similare cu granitul în proprietățile lor. Adică, nu numai granitul formează al doilea strat al scoarței terestre, dar aceste substanțe sunt foarte asemănătoare ca compoziție cu acesta și au aproximativ aceeași rezistență. Viteza undelor sale longitudinale atinge 5,5-6,5 km/s. Este format din granite, șisturi, gneisuri etc.

Stratul de bazalt este compus din substanțe asemănătoare în compoziție cu bazalților. Este mai dens în comparație cu stratul de granit. Sub stratul de bazalt curge o manta vascoasa de solide. În mod convențional, mantaua este separată de crustă prin așa-numita graniță Mohorovichich, care, de fapt, separă straturi de compoziție chimică diferită. Se caracterizează printr-o creștere bruscă a vitezei undelor seismice.
Adică, un strat relativ subțire al scoarței terestre este o barieră fragilă care ne separă de mantaua roșie. Grosimea mantalei în sine este în medie de 3.000 km. Impreuna cu mantaua se misca si plăci tectonice, care, ca parte a litosferei, sunt o secțiune a scoarței terestre.

Mai jos avem în vedere grosimea crustei continentale. Este până la 35 km.

Grosimea crustei continentale

Grosimea scoarței terestre variază de la 30 la 70 km. Și dacă sub câmpie stratul său este de doar 30-40 km, atunci sub sistemele montane ajunge la 70 km. Sub Himalaya, grosimea stratului ajunge la 75 km.

Grosimea crustei continentale este de la 5 la 80 km și depinde direct de vârsta acesteia. Astfel, platformele antice reci (Est-European, Siberian, Vest Siberian) au o grosime destul de mare - 40-45 km.

Mai mult, fiecare dintre straturi are propria sa grosime și grosime, care poate varia în diferite zone ale continentului.

Grosimea crustei continentale este:

1. Stratul sedimentar - 10-15 km.

2. Strat de granit - 5-15 km.

3. Strat de bazalt - 10-35 km.

Temperatura scoarței terestre

Temperatura crește pe măsură ce intri mai adânc în ea. Se crede că temperatura miezului este de până la 5.000 C, dar aceste cifre rămân condiționate, deoarece tipul și compoziția sa nu sunt încă clare pentru oamenii de știință. Pe măsură ce pătrundeți mai adânc în scoarța terestră, temperatura acesteia crește la fiecare 100 m, dar cifrele sale variază în funcție de compoziția elementelor și de adâncime. Scoarta oceanică are o temperatură mai ridicată.

crustă oceanică

Inițial, potrivit oamenilor de știință, Pământul a fost acoperit tocmai cu un strat oceanic de crustă, care este oarecum diferit ca grosime și compoziție de stratul continental. probabil a apărut din stratul diferențiat superior al mantalei, adică este foarte apropiat de acesta în compoziție. Grosimea scoarței terestre de tip oceanic este de 5 ori mai mică decât grosimea de tip continental. În același timp, compoziția sa în zonele adânci și puțin adânci ale mărilor și oceanelor diferă nesemnificativ una de cealaltă.

Straturi ale crustei continentale

Grosimea scoartei oceanice este:

1. Un strat de apă oceanică, a cărui grosime este de 4 km.

2. Un strat de sedimente libere. Grosimea este de 0,7 km.

3. Strat compus din bazalt cu roci carbonatice si silicioase. Puterea medie este de 1,7 km. Nu iese în evidență puternic și se caracterizează prin compactarea stratului sedimentar. Această versiune a structurii sale se numește suboceanic.

4. Strat de bazalt, nu diferit de crusta continentală. Grosimea scoartei oceanice din acest strat este de 4,2 km.

Stratul bazaltic al crustei oceanice din zonele de subducție (o zonă în care un strat al scoarței absoarbe altul) se transformă în eclogite. Densitatea lor este atât de mare încât se scufundă adânc în crustă până la o adâncime de peste 600 km, apoi se scufundă în mantaua inferioară.

Având în vedere că cea mai mică grosime a scoarței terestre se observă sub oceane și este de numai 5-10 km, oamenii de știință nutrec de multă vreme ideea de a începe forarea scoarței la adâncimea oceanelor, ceea ce ar face posibilă studierea în mai multe. detaliu structura interna Pământ. Cu toate acestea, stratul scoarței oceanice este foarte puternic, iar cercetările la adâncimea oceanului fac această sarcină și mai dificilă.

Concluzie

Scoarța terestră este poate singurul strat care a fost studiat în detaliu de către omenire. Dar ceea ce se află sub el încă îi îngrijorează pe geologi. Nu se poate decât spera că într-o zi vor fi explorate adâncurile neexplorate ale Pământului nostru.

LOR. Kapitonov

Căldura nucleară a Pământului

Căldura pământului

Pământul este un corp destul de puternic încălzit și este o sursă de căldură. Se încălzește în primul rând datorită radiației solare pe care o absoarbe. Dar Pământul are și propria sa resursă termică comparabilă cu căldura primită de la Soare. Se crede că această energie proprie a Pământului are următoarea origine. Pământul a apărut în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urma formării Soarelui dintr-un disc protoplanetar de gaz-praf care se rotește în jurul lui și se condensează. Într-un stadiu incipient al formării sale, substanța pământului a fost încălzită din cauza comprimării gravitaționale relativ lente. rol mare în echilibru termic Pământul a fost jucat și de energia eliberată atunci când mici corpuri cosmice au căzut pe el. Prin urmare, tânărul Pământ a fost topit. Răcindu-se, a ajuns treptat la starea actuală cu o suprafață solidă, o parte semnificativă din care este acoperită cu oceane și ape marii. Atat de greu strat exterior numit scoarta terestra iar în medie, pe uscat, grosimea sa este de aproximativ 40 km, iar sub apele oceanice - 5-10 km. Mai mult strat profund Pământul chemat manta constă și dintr-un solid. Se extinde la o adâncime de aproape 3000 km și conține cea mai mare parte a materiei Pământului. În cele din urmă, partea cea mai interioară a Pământului este ea miez. Este format din două straturi - extern și intern. învelișul exterior acesta este un strat de fier topit și nichel la o temperatură de 4500-6500 K cu o grosime de 2000-2500 km. miez interior cu o rază de 1000-1500 km este un aliaj solid fier-nichel încălzit la o temperatură de 4000-5000 K cu o densitate de aproximativ 14 g / cm 3, care a apărut la o presiune uriașă (aproape 4 milioane de bari).
Pe lângă căldura internă a Pământului, moștenită de la prima etapă fierbinte a formării sale, și a cărei cantitate ar trebui să scadă cu timpul, mai există una - pe termen lung, asociată cu dezintegrarea radioactivă a nucleelor ​​cu o jumătate lungă. -viață - în primul rând, 232 Th, 235 U , 238 U și 40 K. Energia eliberată în aceste dezintegrare - ele reprezintă aproape 99% din energia radioactivă a Pământului - completează constant rezervele termice ale Pământului. Nucleele de mai sus sunt conținute în crustă și manta. Degradarea lor duce la încălzirea atât a straturilor exterioare, cât și a celor interioare ale Pământului.
O parte din căldura imensă conținută în interiorul Pământului iese constant la suprafața sa, adesea în procese vulcanice la scară foarte mare. Fluxul de căldură care curge din adâncurile Pământului prin suprafața sa este cunoscut. Este (47±2)·10 12 wați, ceea ce este echivalent cu căldura care poate fi generată de 50 de mii de centrale nucleare (puterea medie a unei centrale nucleare este de aproximativ 10 9 wați). Se pune întrebarea dacă energia radioactivă joacă vreun rol semnificativ în bugetul termic total al Pământului și, dacă da, ce rol? Răspunsul la aceste întrebări pentru o lungă perioadă de timp rămas necunoscut. Acum există oportunități de a răspunde la aceste întrebări. Rolul cheie aici revine neutrinilor (antineutrini), care sunt produși în procese dezintegrare radioactivă nuclee care alcătuiesc substanţa Pământului şi care se numesc geo-neutrini.

Geo-neutrini

Geo-neutrini este denumirea combinată pentru neutrini sau antineutrini, care sunt emiși ca urmare a dezintegrarii beta a nucleelor ​​situate sub suprafața pământului. Evident, datorită capacității de penetrare fără precedent, înregistrarea acestora (și numai a acestora) de către detectoare de neutrini de la sol poate oferi informații obiective despre procesele de dezintegrare radioactivă care au loc adânc în interiorul Pământului. Un exemplu de astfel de dezintegrare este dezintegrarea β a nucleului de 228 Ra, care este produsul dezintegrarii α a nucleului de 232 Th cu viață lungă (vezi tabelul):

Timpul de înjumătățire (T 1/2) al nucleului de 228 Ra este de 5,75 ani, iar energia eliberată este de aproximativ 46 keV. Spectrul energetic al antineutrinilor este continuu cu o limită superioară apropiată de energia eliberată.
Dezintegrarile nucleelor ​​232 Th, 235 U, 238 U sunt lanțuri de dezintegrari succesive care formează așa-numitele serie radioactive. În astfel de lanțuri, dezintegrarile α sunt intercalate cu dezintegrari β, deoarece în dezintegrarile α nucleii finali se dovedesc a fi mutați de la linia de stabilitate β în regiunea nucleelor ​​supraîncărcate cu neutroni. După un lanț de dezintegrari succesive la sfârșitul fiecărui rând, se formează nuclee stabile cu numărul de protoni și neutroni apropiat sau egal cu numerele magice (Z = 82,N= 126). Astfel de nuclee finali sunt izotopi stabili de plumb sau bismut. Astfel, dezintegrarea lui T 1/2 se termină cu formarea unui nucleu dublu magic 208 Pb, iar pe calea 232 Th → 208 Pb se produc șase dezintegrari α, alternând cu patru dezintegrari β (în lanțul 238 U → 206 Pb, opt α- și șase β - - dezintegra; există șapte α- și patru β - dezintegrari în lanțul 235 U → 207 Pb). Astfel, spectrul energetic al antineutrinilor din fiecare serie radioactivă este o suprapunere a spectrelor parțiale din dezintegrari individuale β - care alcătuiesc această serie. Spectrele de antineutrini produși în dezintegrari de 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K sunt prezentate în Fig. 1. Dezintegrarea de 40 K este o singură dezintegrare β − (vezi tabelul). cea mai mare energie(până la 3,26 MeV) antineutrinii ajung în dezintegrare
214 Bi → 214 Po, care este o legătură în seria radioactivă 238 U. Energia totală eliberată în timpul trecerii tuturor legăturilor de dezintegrare din seria 232 Th → 208 Pb este de 42,65 MeV. Pentru seriile radioactive 235 U și 238 U, aceste energii sunt de 46,39 și, respectiv, 51,69 MeV. Energia eliberată în dezintegrare
40 K → 40 Ca este 1,31 MeV.

Caracteristicile nucleelor ​​232 Th, 235 U, 238 U, 40 K

Miez	Cota în % într-un amestec izotopi	Numărul de nuclee relatează. Si nuclei	T 1/2 miliarde de ani	Primele linkuri descompunere
232th	100	0.0335	14.0
235 U	0.7204	6,48 10 -5	0.704
238 U	99.2742	0.00893	4.47
40K	0.0117	0.440	1.25

Estimarea fluxului de geo-neutrini, realizată pe baza dezintegrarii nucleelor ​​de 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K cuprinse în compoziția materiei Pământului, conduce la o valoare de ordinul a 10 6 cm. -2 sec -1. Prin înregistrarea acestor geo-neutrini, se pot obține informații despre rolul căldurii radioactive în bilanțul total de căldură al Pământului și se pot testa ideile noastre despre conținutul de radioizotopi cu viață lungă din materia terestră.

Orez. 1. Spectrele energetice ale antineutrinilor din dezintegrarea nucleară

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K normalizat la o dezintegrare a nucleului părinte

Reacția este folosită pentru a înregistra antineutrinii electronici

P → e + + n, (1)

în care această particulă a fost de fapt descoperită. Pragul pentru această reacție este de 1,8 MeV. Prin urmare, în reacția de mai sus pot fi înregistrați numai geo-neutrini formați în lanțuri de dezintegrare începând de la nucleele 232 Th și 238 U. Secțiunea transversală efectivă a reacției în discuție este extrem de mică: σ ≈ 10 -43 cm 2. De aici rezultă că un detector de neutrini cu un volum sensibil de 1 m 3 nu va înregistra mai mult de câteva evenimente pe an. Este evident că detectoarele de neutrini sunt necesare pentru a fixa în mod fiabil fluxurile de geo-neutrini. volum mare găzduit în laboratoare subterane pentru o protecție maximă a fundalului. Ideea de a folosi detectoare concepute pentru a studia neutrinii solari și reactorii pentru înregistrarea geoneutrinilor a apărut în 1998. În prezent, există două detectoare de neutrini cu volum mare care folosesc un scintilator lichid și potrivite pentru rezolvarea problemei. Aceștia sunt detectorii de neutrini ai experimentelor KamLAND (Japonia, ) și Borexino (Italia, ). Mai jos luăm în considerare dispozitivul detectorului Borexino și rezultatele obținute pe acest detector privind înregistrarea geo-neutrinilor.

Detector Borexino și înregistrarea geo-neutrinilor

Detectorul de neutrini Borexino este situat în centrul Italiei într-un laborator subteran de sub lanțul muntos Gran Sasso, ale cărui vârfuri muntoase ating 2,9 km (Fig. 2).

Orez. Fig. 2. Diagrama de amplasare a laboratorului de neutrini sub lanțul muntos Gran Sasso (centrul Italiei)

Borexino este un detector masiv nesegmentat al cărui mediu activ este
280 de tone de scintilator lichid organic. A umplut un vas sferic de nailon cu un diametru de 8,5 m (Fig. 3). Scintilatorul a fost pseudocumen (C9H12) cu un aditiv PPO de schimbare a spectrului (1,5 g/l). Lumina de la scintilator este colectată de 2212 fotomultiplicatori (PMT) de opt inci plasați pe o sferă din oțel inoxidabil (SSS).

Orez. 3. Schema dispozitivului detectorului Borexino

Un vas de nailon cu pseudocumen este un detector intern a cărui sarcină este să înregistreze neutrini (antineutrini). Detectorul interior este înconjurat de două zone tampon concentrice care îl protejează de razele gamma externe și neutroni. Zona interioară este umplută cu un mediu nescintilant format din 900 de tone de pseudocumen cu aditivi de ftalat de dimetil pentru a stinge scintilațiile. Zona exterioară este situată deasupra SNS și este un detector de apă Cherenkov care conține 2000 de tone de apă ultrapură și întrerupe semnalele de la muonii care intră în instalație din exterior. Pentru fiecare interacțiune care are loc în detectorul intern, se determină energia și timpul. Calibrarea detectorului folosind diverse surse radioactive a făcut posibilă determinarea foarte precisă a scalei sale de energie și a gradului de reproductibilitate a semnalului luminos.
Borexino este un detector cu puritate foarte mare a radiațiilor. Toate materialele au fost riguros selectate, iar scintilatorul a fost curățat pentru a minimiza fundalul intern. Datorită purității ridicate a radiațiilor, Borexino este un detector excelent pentru detectarea antineutrinilor.
În reacția (1), pozitronul dă un semnal instantaneu, care după un timp este urmat de captarea unui neutron de către un nucleu de hidrogen, ceea ce duce la apariția unui cuantum γ cu o energie de 2,22 MeV, care creează un semnal întârziat față de primul. În Borexino, timpul de captare a neutronilor este de aproximativ 260 μs. Semnalele instantanee și întârziate sunt corelate în spațiu și timp, oferind recunoașterea exactă a evenimentului cauzat de e .
Pragul de reacție (1) este de 1,806 MeV și, după cum se poate observa din Fig. 1, toți geo-neutrinii din dezintegrarea de 40 K și 235 U sunt sub acest prag și doar o parte din geo-neutrinii care au provenit din dezintegrarea de 232 Th și 238 U pot fi detectați.
Detectorul Borexino a detectat pentru prima dată semnale de la geo-neutrini în 2010 și a publicat recent rezultate noi bazate pe observații pe parcursul a 2056 de zile din decembrie 2007 până în martie 2015. Mai jos vă prezentăm datele obținute și rezultatele discuției lor, pe baza articolului.
În urma analizei datelor experimentale, au fost identificați 77 de candidați pentru antineutrini electronici care au trecut toate criteriile de selecție. Contextul de la evenimentele care simulează e a fost estimat prin . Astfel, raportul semnal/fond a fost ≈100.
Sursa principală de fond a fost reactorul antineutrini. Pentru Borexino, situația a fost destul de favorabilă, deoarece în apropierea laboratorului Gran Sasso nu există reactoare nucleare. În plus, antineutrinii reactorului sunt mai energici decât geoneutrinii, ceea ce a făcut posibilă separarea acestor antineutrini de pozitroni prin puterea semnalului. Rezultatele analizei contribuțiilor geo-neutrinilor și antineutrinilor reactorului la numărul total de evenimente înregistrate din e sunt prezentate în Fig. 4. Numărul de geoneutrini înregistrați dat de această analiză (zona umbrită le corespunde din Fig. 4) este egal cu . În spectrul de geo-neutrini extrași în urma analizei sunt vizibile două grupe - mai puțin energetice, mai intense și mai energice, mai puțin intense. Autorii studiului descris asociază aceste grupuri cu descompunerea toriu-ului și, respectiv, a uraniului.
În analiza în discuție, am folosit raportul dintre masele de toriu și uraniu din materia Pământului
m(Th)/m(U) = 3,9 (în tabel această valoare este ≈3,8). Această cifră reflectă conținutul relativ al acestor elemente chimice în condrite - cel mai comun grup de meteoriți (mai mult de 90% dintre meteoriții care au căzut pe Pământ aparțin acestui grup). Se crede că compoziția condritelor, cu excepția gazelor ușoare (hidrogen și heliu), repetă compoziția sistemului solar și a discului protoplanetar din care s-a format Pământul.

Orez. Fig. 4. Spectrul de ieșire a luminii de la pozitroni în unități ale numărului de fotoelectroni pentru evenimentele candidate antineutrini (puncte experimentale). Zona umbrită este contribuția geo-neutrinilor. Linia continuă este contribuția antineutrinilor din reactor.